Введение
Работы по изучению структурно-агрегатного состояния почв разновозрастных залежей правобережной части Новосибирской области (Предсалаирской дренированной равнины) являются частью масштабного и систематического исследования свойств почв залежей и их растительного покрова, проведенного в период с 2017 по 2022 г. [1–3]. Изучение собственно структурно-агрегатного состояния почв было завершено коллективом в 2024 г. Актуальность исследования залежей подтверждается работами и других коллективов [4–5].
Одной из основных почвенных характеристик, влияющих на ее физические свойства и определяющих продуктивность агрофитоценозов, является ее структура [6–8]. При этом следует иметь в виду, что под структурой понимается способность почвы распадаться не только на отдельности определенной формы и размерности, но также и на агрегаты, обладающие различной водопрочностью.
Цель исследования состояла в анализе текущего структурно-агрегатного состояния почв залежей Предсалаирья на территории Новосибирской области.
Материалы и методы исследования
Для исследования использованы данные по шести показательным почвенным разрезам на черноземах выщелоченных и темно-серых лесных почвах, поскольку территория Предсалаирья, согласно почвенно-географическому районированию, относится к провинции черноземов и серых лесных почв [9]. Кроме того, темно-серые лесные почвы по своим характеристикам настолько напоминают черноземы, что их совместное рассмотрение в данном контексте представляется вполне оправданным.
В силу особенностей рельефа правобережной части Новосибирской области часть исследованных в 2017–2022 гг. почв имела различную степень смытости накануне перехода поля (или его части) из категории пашни в категорию залежи. Для того чтобы избежать ситуации, когда пришлось бы сравнивать показатели структурно-агрегатного состояния почв залежей, подвергавшихся и не подвергавшихся эрозионным процессам различной интенсивности в период их нахождения в составе пашни, коллектив намеренно (для данного исследования) абстрагировался от вариантов почв залежей различной степени смытости, рассматривая лишь несмытые варианты.
Почвы молодых залежей в данном исследовании представлены темно-серой лесной почвой (разрез 6/17, Искитимский р-н, окр. с. Морозово; залежь 3–4 лет) и черноземом выщелоченным (разрез 7/17, Искитимский р-н, окр. пос. Александровского; залежь 2–3 лет); почвы средневозрастных залежей – черноземами выщелоченными (разрезы 7/18, Искитимский р-н, окр. с. Улыбино; залежь 7–10 лет и 8/22, Тогучинский р-н, окр. с. Останино; залежь возрастом более 10 лет); почвы старых залежей – темно-серой лесной почвой (разрез 6/22, Болотнинский р-н, окр. с. Витебск; залежь около 20 лет) и черноземом выщелоченным (разрез 7/22, Тогучинский р-н, окр. с. Долгово; залежь 17–19 лет).
Таким образом, на залежи каждой возрастной категории (молодые, средневозрастные и старые) приходится по два разреза. Возраст выделенных и исследованных залежей определялся как по космическим снимкам и по сведениям, полученным от хозяйствующих субъектов, так и согласно методологии, разработанной Институтом почвоведения и агрохимии СО РАН [10]. Разработка пределов верхней и нижней возрастных границ (в годах) для отнесения конкретной залежи к той или иной общепризнанной возрастной категории (молодая, средневозрастная или старая), для территории Западной Сибири также выполнена коллективом авторов [11–12]. Таким образом, из исследованных залежей к молодым отнесены те, чей возраст составляет 2–4 года, к средневозрастным – интервал 5–15 лет, и к старым отнесены те залежи, чей возраст превысил 15 лет. Отбор почвенных образцов для определения структурно-агрегатного состава проводили сплошной колонкой – послойно, с шагом в 10 см, до глубины 50 см. Для анализа структурно-агрегатного состава и его показателей использовался усредненный почвенный образец. Данное исследование проводилось по методу Н.И. Саввинова путем определения общего количества агрегатов в почве и последующим исследованием количества водопрочных агрегатов. Условно принято, что оптимальный размер почвенных агрегатов колеблется в пределах от 10 до 0,25 мм, так как именно они «придают почвенной структуре ее уникальный вид в виде почвенных комочков и определяют почвенное плодородие». Для оценки структурного состояния почв рассчитывался коэффициент структурности, под которым понимается процентное отношение количества агрегатов от 10 до 0,25 мм к суммарному количеству агрегатов больше 10 и меньше 0,25 мм. Результаты оценивались по шкале, предложенной С.И. Долговым и П.У. Бахтиным, где значение больше 1,5 оценивалось как хорошая структурность, 1,5–0,67 – удовлетворительная, меньше 0,67 – неудовлетворительная [13, с. 62]. Также рассчитывался критерий водопрочности агрегатов – отношение суммы агрегатов (1–0,25 мм) при мокром и сухом просеиваниях в процентах, где значение больше 800 соответствует отличной оценке; 500–800 – очень хорошей; 100–500 – хорошей; 50–100 – удовлетворительной; менее 50 – неудовлетворительной [14].
Следующим важным показателем структуры почвы является ее устойчивость по отношению к внешним воздействиям, среди которых водное занимает одну из главенствующих ролей. Водоустойчивость позволяет почве сохранять зернистую структуру даже после длительного увлажнения, а также является одной из важнейших характеристик, определяющих ее противоэрозионную стойкость [15]. Кроме того, оценка водоустойчивости необходима для оценки и прогноза устойчивости почвы к водной эрозии, сопротивления воздействию тяжелой техники. Данный показатель рассчитывается как суммарное процентное количество агрегатов размером более 0,25 мм, полученных при мокром просеивании. Если их количество менее 30 %, оценка водоустойчивости принимается за неудовлетворительную, 30–40 % соответствует удовлетворительному показателю, 40–75 % – хорошая оценка, более 75 % – избыточно высокая [13, с. 62].
Анализ усредненных образцов производился в трех повторностях с целью дальнейшей статистической обработки данных в программном продукте Microsoft Excel. Было рассчитано среднее значение и среднеквадратическое отклонение для каждого из показателей по стандартным формулам.
Результаты исследования и их обсуждение
Рассчитанные характеристики почвенного агрегатного состава разновозрастных залежей (коэффициент структурности, критерий водопрочности агрегатов и водоустойчивость) для наглядности представлены в виде графиков (рис. 1–3).
1. Коэффициент структурности (рис. 1). Почвы молодых залежей (что ожидаемо) отстают по данному показателю от почв залежей средневозрастных и старых; при этом их значения коэффициента структурности соответствуют удовлетворительным и хорошим (1,35 и 1,86 соответственно). Что касается почв залежей средневозрастных и старых, то выявленные для них значения данного показателя находятся на уровне хороших (от 2,51 до 3,87). Следует отметить, что коэффициент структурности оказывается тем параметром структурно-агрегатного состояния почв, который обнаруживает наиболее плавное изменение значений в исследованном ряду почв разновозрастных залежей.
2. Критерий водопрочности агрегатов (рис. 2). По данному показателю молодые залежи имеют в основном удовлетворительные значения (от 74 до 97); при рассмотрении же почв залежей средневозрастных и старых представляется очевидным их нахождение если и не в одной группе (на фоне почв молодых залежей), то в любом случае их почвы по этому показателю имеют значения от хороших до отличных (от 401 до 1002). Обращает на себя внимание то обстоятельство, что изменение значений критерия водопрочности почв средневозрастных и старых залежей происходит плавно, по мере увеличения их возраста, в то время как критерий водопрочности почв молодых залежей четко обособляет их в отдельную группу.
Рис. 1. Коэффициент структурности почв разновозрастных залежей
Рис. 2. Критерий водопрочности агрегатов почв разновозрастных залежей
Рис. 3. Водоустойчивость почв разновозрастных залежей
3. Водоустойчивость (рис. 3). В данном случае почвы молодых залежей демонстрируют столь явно выраженную неудовлетворительную водоустойчивость (от 10,8 до 12,6 %), что на их фоне почвы средневозрастных и старых залежей образуют, по сути, одну группу со значениями по данному показателю от хороших до избыточно высоких (от 48 до 69 %).
В итоге приходим к выводу о том, что для почв разновозрастных залежей Предсалаирья структурно-агрегатное состояние является весьма лабильным, динамичным почвенным свойством.
Заключение
Выявлено, что из трех рассчитанных показателей структурно-агрегатного состояния почв исследованных залежей разного возраста (коэффициента структурности; критерия водопрочности агрегатов; водоустойчивости) наименьшее различие между молодыми, средневозрастными и старыми залежами наблюдается именно по коэффициенту структурности. При этом общий тренд в сторону улучшения состояния почв по данному показателю представляется хорошо заметным также именно по коэффициенту структурности. Таким образом, данный показатель структурно-агрегатного состояния является наиболее лабильным из трех рассчитанных.
Что касается двух других показателей (критерия водопрочности агрегатов и водоустойчивости), то для их изменения во времени (о чем можно судить по залежам трех возрастных категорий) нужно гораздо больше времени в рамках того же общего тренда восстановления исходных свойств почв залежей.
Таким образом, в целом структурно-агрегатное состояние почв разновозрастных залежей, являясь весьма изменчивым почвенным свойством, надежно и наглядно маркирует процесс «прохождения» данными залежами различных возрастных категорий (молодые, средневозрастные, старые).
Библиографическая ссылка
Безбородова А.Н., Филимонова Д.А., Миллер Г.Ф., Соловьев С.В. АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНОГО СОСТАВА ПОЧВ РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ПРЕДСАЛАИРЬЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2024. – № 12. – С. 7-11;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13674 (дата обращения: 22.01.2025).